"Liquid breathing" är endast lämplig för hundar än så länge. Andas vätska: Ryska forskare har gjort fiktion till verklighet

Vetenskaplig forskning stanna inte för en dag, framstegen fortsätter, vilket ger mänskligheten fler och fler nya upptäckter. Hundratals forskare och deras assistenter arbetar med att studera levande varelser och syntetisera ovanliga ämnen. Hela avdelningar experimenterar, testar olika teorier, och ibland häpnar upptäckterna fantasin – trots allt kan det som man bara kunde drömma om bli verklighet. De utvecklar idéer, och frågor om att frysa en person i en kryokammare med efterföljande upptining om ett sekel eller om förmågan att andas vätska är inte bara en fantastisk historia för dem. Deras hårda arbete kan göra dessa fantasier verklighet.

Forskare har länge varit oroliga över frågan: kan en person andas vätska?

Behöver en person vätskeandning

Spara ingen kraft, ingen tid, nej kontanter för sådan forskning. Och en av dessa frågor som har oroat de mest upplysta sinnen i årtionden är följande - är flytande andning möjligt för en person? Kommer lungorna att kunna absorbera syre inte från en speciell vätska? För dem som tvivlar på det verkliga behovet av denna typ av andning kan vi ge minst 3 lovande vägbeskrivningar där det kommer att tjäna en person till godo. Om de så klart kan genomföra det.

• Den första riktningen är att dyka in stora djup. Som ni vet upplever dykaren verkan av tryck vid dykning vattenmiljö som är 800 gånger tätare än luft. Och det ökar med 1 atmosfär var 10:e meters djup. En sådan kraftig ökning av trycket är fylld med en mycket obehaglig effekt - gaserna lösta i blodet börjar koka i form av bubblor. Detta fenomen kallas för "caissonsjuka", det drabbar ofta de som är aktivt engagerade. Vid simning i djupa vatten finns det också en risk att få syre- eller kväveförgiftning, eftersom dessa gaser som är viktiga för oss blir mycket giftiga under sådana förhållanden. För att på något sätt bekämpa detta använder de antingen speciella andningsblandningar eller stela rymddräkter som håller ett tryck på 1 atmosfär inuti sig själva. Men om flytande andning var möjlig skulle det bli den tredje, enklaste lösningen på problemet, eftersom andningsvätskan inte mättar kroppen med kväve och inerta gaser, och det finns inget behov av lång dekompression.
• Det andra sättet att applicera är medicin. Användningen av andningsvätskor i det kan rädda livet på för tidigt födda barn, eftersom deras luftrör är underutvecklade och ventilatorer lätt kan skada dem. Som du vet, i livmodern, är embryots lungor fyllda med vätska och vid födseln ackumuleras det pulmonellt ytaktivt ämne - en blandning av ämnen som inte tillåter vävnader att hålla ihop när de andas luft. Men med en tidig förlossning kräver andningen för mycket kraft från barnet och detta kan vara dödligt.

Historien har ett prejudikat för användningen av total vätskeventilation, och det går tillbaka till 1989. Det tillämpades av T. Shaffer, som arbetade som barnläkare vid Temple University (USA), och räddade för tidigt födda barn från döden. Tyvärr, försöket misslyckades, tre små patienter överlevde inte, men det är värt att nämna att dödsfallen orsakades av andra orsaker, och inte av själva metoden för vätskeandning.

Sedan dess har fullt ventilerade mänskliga lungor inte vågat, men på 90-talet utsattes patienter med svår inflammation för partiell vätskeventilation. I detta fall är lungorna endast delvis fyllda. Tyvärr var effektiviteten av metoden kontroversiell, eftersom konventionell luftventilation fungerade lika bra.

• Tillämpning inom astronautik. Med nuvarande tekniknivå upplever en astronaut g-krafter på upp till 10 g under flygning. Efter denna tröskel är det omöjligt att upprätthålla inte bara arbetsförmåga, utan också medvetande. Ja, och belastningen på kroppen är ojämn, och längs stödjepunkten, vilket kan uteslutas när det är nedsänkt i en vätska, kommer trycket att spridas lika till alla punkter i kroppen. Denna princip ligger till grund för designen av den styva Libelle-rymddräkten, fylld med vatten och gör det möjligt att öka gränsen till 15-20 g, och även då på grund av begränsningen av densiteten hos mänskliga vävnader. Och om astronauten inte bara är nedsänkt i vätska, utan även hans lungor är fyllda med det, kommer det att vara möjligt för honom att lätt uthärda extrema överbelastningar långt över 20 g-märket. Inte oändlig förstås, men tröskeln blir väldigt hög om ett villkor är uppfyllt - vätskan i lungorna och runt kroppen måste ha samma densitet som vatten.

Ursprunget och utvecklingen av vätskeandning

De allra första experimenten går tillbaka till 60-talet av förra seklet. Var den första att uppleva ny teknik vätskeandning laboratoriemöss och råttor som tvingades andas inte luft, utan saltlösning, som var under ett tryck på 160 atmosfärer. Och de andades! Men det fanns ett problem som hindrade dem från att överleva i en sådan miljö under lång tid - vätskan tillät inte att koldioxid avlägsnades.

Men experimenten slutade inte där. Vidare påbörjades forskning om organiska ämnen vars väteatomer ersattes av fluoratomer - de så kallade perfluorkolvätena. Resultaten var mycket bättre än den gamla och primitiva vätskan, eftersom perfluorkolväte är inert, absorberas inte av kroppen och löser syre och väte perfekt. Men det var långt ifrån perfektion och forskningen i denna riktning fortsatte.

Nu är den bästa prestationen på detta område perflubron (kommersiellt namn - "Liquivent"). Egenskaperna hos denna vätska är fantastiska:

1. Alveolerna öppnar sig bättre när denna vätska kommer in i lungorna och gasutbytet förbättras.
2. Denna vätska kan bära 2 gånger mer syre jämfört med luft.
3. Den låga kokpunkten gör att den kan avlägsnas från lungorna genom avdunstning.

Men våra lungor är inte designade för helt flytande andning. Fyller du dem helt med perflubron behöver du en membransyresättare, ett värmeelement och luftventilation. Och glöm inte att denna blandning är 2 gånger tjockare än vatten. Därför används blandad ventilation, där lungorna är fyllda med vätska endast med 40%.

Men varför kan vi inte andas vätska? Allt på grund av koldioxid, som avlägsnas mycket dåligt i ett flytande medium. En person som väger 70 kg måste köra 5 liter av blandningen genom sig själv varje minut, och detta är i ett lugnt tillstånd. Därför, även om våra lungor tekniskt sett är kapabla att extrahera syre från vätskor, är de för svaga. Så man kan bara hoppas på framtida forskning.

vatten som luft

För att äntligen stolt kunna meddela världen - "Nu kan en person andas under vattnet!" - Forskare utvecklade ibland fantastiska enheter. Så 1976 skapade biokemister från Amerika en mirakelanordning som kan regenerera syre från vatten och ge det till en dykare. Med tillräcklig batterikapacitet skulle en dykare kunna stanna och andas på djupet nästan på obestämd tid.

Allt började med att forskare började forskning utifrån det faktum att hemoglobin levererar luft lika bra från både gälar och lungor. De använde sitt eget venblod blandat med polyuretan – det sänktes ned i vatten och denna vätska tog upp syre, som är generöst löst i vatten. Vidare ersattes blodet med ett speciellt material, och som ett resultat erhölls en anordning som fungerade som de vanliga gälarna hos vilken fisk som helst. Uppfinningens öde är detta: den förvärvades av ett visst företag, efter att ha spenderat 1 miljon dollar på det, och sedan dess har ingenting hörts om enheten. Och, naturligtvis, gick han inte till försäljning.

Men så är det inte huvudmål forskare. Deras dröm är inte en andningsapparat, de vill lära personen själv att andas vätska. Och försök att förverkliga denna dröm har inte övergivits hittills. Så ett av forskningsinstituten i Ryssland genomförde till exempel tester på vätskeandning på en frivillig med medfödd patologi - frånvaron av struphuvudet. Och detta innebar att han helt enkelt inte hade kroppens reaktion på vätskan, där den minsta vattendroppen på bronkerna åtföljs av kompression av svalgringen och kvävning. Eftersom han helt enkelt inte hade denna muskel var experimentet framgångsrikt. Vätska hälldes i hans lungor som han rörde om under hela experimentet med hjälp av magrörelser, varefter det lugnt och säkert pumpades ut. Karakteristiskt var att vätskans saltsammansättning motsvarade blodets saltsammansättning. Detta kan anses vara en framgång, och forskare hävdar att de snart kommer att hitta en metod för flytande andning tillgänglig för människor utan patologier.

Så myt eller verklighet?

Trots envisheten hos en man som passionerat vill erövra allt möjliga miljöer habitat, naturen själv bestämmer fortfarande var man ska bo. Tyvärr, oavsett hur mycket tid som läggs på forskning, oavsett hur många miljoner som spenderas, är det osannolikt att en person är förutbestämd att andas under vatten såväl som på land. människor och marint liv Naturligtvis har de mycket gemensamt, men det finns fortfarande mycket fler skillnader. En amfibieman skulle inte ha uthärdat havets förhållanden, och om han hade lyckats anpassa sig skulle vägen tillbaka till land ha varit stängd för honom. Och som med dykare, skulle amfibiefolk gå till stranden i vattendräkter. Och därför, oavsett vad entusiaster säger, är forskarnas dom fortfarande fast och nedslående - ett långt liv för en person under vatten är omöjligt, det är orimligt att gå emot moder natur i detta avseende, och alla försök till flytande andning är dömda. till misslyckande.

Men misströsta inte. Även om havets botten aldrig kommer att bli vårt hem, har vi alla kroppens mekanismer och tekniska möjligheter för att kunna vara frekventa gäster på den. Så är det värt det att vara ledsen? Dessa miljöer har trots allt redan erövrats av människan i viss utsträckning, och nu ligger avgrunden i yttre rymden framför henne.

Och för tillfället kan vi med tillförsikt säga att havets djup kommer att vara en utmärkt arbetsplats för oss. Men uthållighet kan leda till en mycket tunn linje av verklig andning under vatten, man behöver bara arbeta på att lösa detta problem. Och vad som kommer att vara svaret på frågan om att ändra landcivilisationen till undervatten beror bara på personen själv.

Ryska Foundation for Advanced Study testar flytande andningsteknik för dykare på hundar, enligt Vitaly Davydov, chef för Foundation.

”I ett av hans laboratorier pågår arbete med vätskeandning. Medan experiment utförs på hundar. Hos oss sänktes en röd tax i en stor kolv med vatten, framsidan nedåt. Det verkar, varför håna djuret, nu kommer det att kvävas. Ett nej. Hon satt under vattnet i 15 minuter. Rekordet är 30 minuter. Otrolig. Det visar sig att hundens lungor var fyllda med en syresatt vätska, vilket gjorde det möjligt för henne att andas under vattnet. När de drog ut henne var hon lite slö - säger de på grund av hypotermi (och jag tror vem gillar att hålla sig under vatten i en burk inför alla), men efter några minuter blev hon helt sig själv. Snart kommer experiment att utföras på människor, säger Igor Chernyak, en korrespondent för RG.

"Det hela kändes som en fantasihistoria. känd film"Abyss", där en person kunde gå ner till ett stort djup i en rymddräkt, vars hjälm var fylld med vätska. Ubåtsmannen andades med den. Nu är det inte längre fantasi”, skriver han.

Enligt korrespondenten innebär "vätskeandningsteknik att fylla lungorna med en speciell vätska mättad med syre, som tränger in i blodet."

”Forskningsstiftelsen godkände genomförandet av ett unikt projekt, arbetet utförs av Forskningsinstitutet för arbetsmedicin. Det är planerat att skapa en speciell dräkt som kommer att vara användbar inte bara för ubåtsfartyg, utan också för piloter, såväl som astronauter, säger han.

Davydov berättade för korrespondenten att en speciell kapsel hade skapats för hundar, som är nedsänkt i en vattenkammare med högt blodtryck. "På det här ögonblicket hundar kan andas utan hälsokonsekvenser i mer än en halvtimme på upp till 500 meters djup. "Alla testhundar överlevde och mår bra efter långvarig vätskeandning", sa stiftelsens chef.

Vidare skriver tidningen: ”Få människor vet att experiment på vätskeandning på människor redan har utförts i vårt land. Gav fantastiska resultat. Aquanauter andades vätska på ett djup av en halv kilometer eller mer. Det är bara folket om deras hjältar inte visste.

På 1980-talet utvecklades och började Sovjetunionen genomföra ett seriöst program för att rädda människor på djupet.

Designade och till och med beställd specialräddning ubåtar. Möjligheterna för mänsklig anpassning till hundratals meters djup studerades. Dessutom skulle akvanauten befinna sig på ett sådant djup, inte i en tung dykdräkt, utan i en lätt isolerad våtdräkt med dykutrustning bakom ryggen, hans rörelser var inte begränsade av någonting.

I den mån som människokropp består nästan helt av vatten, så är det fruktansvärda trycket på djupet inte farligt för honom i sig. Kroppen bör helt enkelt förberedas för det genom att öka trycket i tryckkammaren till det önskade värdet. huvudproblemet i en annan. Hur andas man vid ett tryck på tiotals atmosfärer? Frisk luft blir gift för kroppen. Det måste spädas ut i speciellt framställda gasblandningar, vanligtvis kväve-helium-syre.

Deras recept - proportionerna av olika gaser - är mest stor hemlighet i alla länder där liknande studier pågår. Men för en mycket stort djup och heliumblandningar sparar inte. Lungorna måste fyllas med vätska så att de inte spricker. Vad är en vätska som väl i lungorna inte leder till kvävning, utan överför syre genom alveolerna till kroppen - en hemlighet från hemligheter.

Det är därför som allt arbete med akvanauter i Sovjetunionen, och sedan i Ryssland, utfördes under rubriken "tophemligt".

Ändå finns det ganska tillförlitlig information om att det i slutet av 1980-talet fanns en djupvattenstation i Svarta havet, där testubåtsmän bodde och arbetade. De gick ut till havet, endast klädda i våtdräkter, med dykutrustning på ryggen, och arbetade på 300 till 500 meters djup. En speciell gasblandning matades in i deras lungor under tryck.

Det antogs att om ubåten var i nöd och sjönk till botten så skulle en räddningsubåt skickas till den. Aquanauter kommer att förberedas i förväg för arbete på lämpligt djup.

Det svåraste är att klara av att lungorna fylls med vätska och helt enkelt inte dö av rädsla.

Och när räddningsubåten närmar sig katastrofplatsen, kommer dykare i lätt utrustning att gå ut i havet, inspektera utryckningsbåten och hjälpa till att evakuera besättningen med hjälp av speciella djuphavsdänkar.

Det var inte möjligt att slutföra dessa arbeten på grund av Sovjetunionens kollaps. Men de som arbetade på djupet lyckades fortfarande tilldelas stjärnorna från Sovjetunionens hjältar.

Detta är förmodligen en kliché inom science fiction: ett visst trögflytande ämne kommer in i en kostym eller kapsel mycket snabbt, och huvudpersonen upptäcker plötsligt själv hur snabbt han förlorar resten av luften från sina egna lungor, och hans inre är fyllda med en ovanlig vätska av en nyans från lymfa till blod. Till slut får han till och med panik, men tar några instinktiva klunkar, eller snarare suckar, och blir förvånad över att han kan andas denna exotiska blandning som om han andades vanlig luft.

Är vi så långt ifrån att förverkliga idén med flytande andning? Är det möjligt att andas flytande blandning, och finns det ett verkligt behov av detta? Det finns tre lovande sätt att använda denna teknik: medicin, dykning till stora djup och astronautik.

Trycket på en dykare ökar med en atmosfär för var tionde meter. På grund av en kraftig minskning av trycket kan dekompressionssjuka börja, med manifestationerna av vilka gaserna lösta i blodet börjar koka med bubblor. Även kl högt tryck eventuell syre- och narkotisk kväveförgiftning. Allt detta bekämpas med användning av speciella andningsblandningar, men de ger inga garantier, utan minskar bara sannolikheten för obehagliga konsekvenser. Naturligtvis kan du använda dykardräkter som upprätthåller trycket på dykarens kropp och hans andningsblandning till exakt en atmosfär, men de är i sin tur stora, skrymmande, försvårar rörelser och även mycket dyra.

Vätskeandning skulle kunna ge en tredje lösning på detta problem samtidigt som man bibehåller rörligheten hos elastiska våtdräkter och de låga riskerna med stela dräkter. Andningsvätska, till skillnad från dyra andningsblandningar, mättar inte kroppen med helium eller kväve, så det finns heller inget behov av långsam dekompression för att undvika tryckfallssjuka.

Inom medicin kan vätskeandning användas vid behandling av för tidigt födda barn för att undvika skador på de underutvecklade bronkerna i lungorna genom tryck, volym och syrekoncentration i luften i ventilatorer. Urval och testning av olika blandningar för att säkerställa överlevnaden av ett prematurt foster började redan på 90-talet. Det är möjligt att använda en flytande blandning med fullständiga stopp eller partiella andningssvikt.

Rymdfärd är förknippat med stora överbelastningar och vätskor fördelar trycket jämnt. Om en person är nedsänkt i en vätska, kommer trycket under överbelastning att gå till hela hans kropp, och inte specifika stöd (stolryggar, säkerhetsbälten). Denna princip användes för att skapa Libelle g-suit, som är en stel rymddräkt fylld med vatten, som gör att piloten kan förbli medveten och effektiv även vid g-krafter över 10 g.

Denna metod begränsas av densitetsskillnaden mellan mänsklig kroppsvävnad och den använda nedsänkningsvätskan, så gränsen är 15-20g. Men du kan gå längre och fylla lungorna med en vätska nära vatten. En astronaut helt nedsänkt i vätska och andningsvätska kommer att känna relativt lite effekten av extremt höga g-krafter, eftersom krafterna i vätskan är jämnt fördelade i alla riktningar, men effekten kommer fortfarande att bero på den olika tätheten i hans kroppsvävnader . Gränsen kommer fortfarande att finnas kvar, men den kommer att vara hög.

De första experimenten med vätskeandning utfördes på 60-talet av förra seklet på laboratoriemöss och råttor, som tvingades andas in en saltlösning med högt innehåll löst syre. Denna primitiva blandning gjorde att djuren kunde överleva under en viss tid, men den kunde inte ta bort koldioxid, så djurens lungor skadades irreparabelt.

Senare började arbetet med perfluorkolväten, och deras första resultat var mycket bättre. bättre resultat saltlösningsexperiment. Perfluorkolväten är organiskt material, där alla väteatomer är ersatta av fluoratomer. Perfluorkolföreningar har förmågan att lösa upp både syre och koldioxid, de är mycket inerta, färglösa, genomskinliga, kan inte orsaka skador på lungvävnad och tas inte upp av kroppen.

Sedan dess har andningsvätskor förbättrats, den mest avancerade lösningen hittills heter perflubron eller "Liquivent" (kommersiellt namn). Denna oljeliknande genomskinliga vätska med en densitet som är dubbelt så stor som vatten har många användbara egenskaper: den kan bära dubbelt så mycket syre som vanlig luft, har låg temperatur kokning, därför, efter användning, utförs dess slutliga avlägsnande från lungorna genom avdunstning. Alveolerna under påverkan av denna vätska öppnar sig bättre, och ämnet får tillgång till sitt innehåll, detta förbättrar utbytet av gaser.

Lungorna kan fyllas helt med vätska, vilket kommer att kräva en membransyresättare, ett värmeelement och forcerad ventilation. Men i klinisk praxis oftast gör de inte detta, utan använder vätskeandning i kombination med konventionell gasventilation, fyller lungorna med perflubron endast delvis, cirka 40% av den totala volymen.

Ram från filmen The Abyss, 1989

Vad hindrar oss från att använda flytande andning? Andningsvätskan är trögflytande och tar dåligt bort koldioxid, så påtvingad ventilation av lungorna kommer att krävas. För att ta bort koldioxid från vanlig person väger 70 kg, kommer ett flöde på 5 liter per minut eller mer att krävas, och det är mycket med tanke på vätskornas höga viskositet. På fysisk aktivitet mängden flöde som krävs kommer bara att öka, och det är osannolikt att en person kommer att kunna flytta 10 liter vätska per minut. Våra lungor är helt enkelt inte designade för att andas vätska och kan inte pumpa sådana volymer på egen hand.

Användande positiva egenskaper andningsvätskor inom flyg och astronautik kan också för alltid förbli en dröm - vätskan i lungorna för en g-suit måste ha samma täthet som vatten, och perflubron är dubbelt så tung.

Ja, våra lungor är tekniskt kapabla att "andas" en viss syrerik blandning, men tyvärr kan vi bara göra det i några minuter för tillfället, eftersom våra lungor inte är starka nog att cirkulera andningsblandningen under längre perioder. . Situationen kan komma att förändras i framtiden, det återstår bara att vända våra förhoppningar till forskare inom detta område.

28 december 2017

Sedan Foundation for Advanced Study (FPI) godkände vätskeandningsprojektet 2016, har allmänheten varit mycket intresserad av dess framgång. En nyligen genomförd demonstration av denna tekniks möjligheter sprängde bokstavligen Internet. Vid ett möte mellan vice premiärminister Dmitry Rogozin och Serbiens president Aleksandar Vucic sänktes taxen i två minuter i ett akvarium med en speciell vätska mättad med syre. Efter ingreppet är hunden, enligt vice statsministern, vid liv och mår bra.

Personligen är det naturligtvis inte klart för mig varför mängder av dem som tycker synd om hunden på sociala nätverk inte skyndar sig för att skydda till exempel möss och kaniner, som vanligtvis dör i omgångar på institut. Och det är också intressant, de tror till exempel att drottningen också är grym och hjärtlös - han donerade mer än en hund till mänsklighetens bästa. Och här, a. Okej, vi pratar inte om det alls.

Vad var denna vätska? Kan vätska andas? Och hur är det inom detta område av vetenskaplig forskning?

För att tydliggöra varför upptäckten kallas ett verkligt genombrott. Redan i slutet av 80-talet övervägdes vätskeandning Science fiction. Den användes av filmens hjältar av den amerikanske regissören James Cameron "The Abyss". Och även på bilden kallades det experimentell utveckling.

Det har länge prövats att lära människor och djur att andas vätska. De första experimenten på 60-talet var misslyckade, experimentmössen levde inte särskilt länge. Hos människor testades tekniken med flytande lungventilation endast en gång i USA, för att rädda för tidigt födda barn. Ingen av de tre bebisarna kunde dock återupplivas.

Sedan användes perftoran för att leverera syre till lungorna, det används även som blodersättning. Huvudproblemet var att denna vätska inte kunde renas tillräckligt. Koldioxid var dåligt löst i den, och forcerad ventilation av lungorna behövdes för långvarig andning. I vila fick en man med genomsnittlig byggnad av medelhöjd passera genom sig själv 5 liter vätska per minut, med belastningar - 10 liter per minut. Lungorna är inte anpassade för sådana belastningar. Våra forskare lyckades lösa detta problem.

Vätskeandning, vätskeventilation av lungorna - andning med hjälp av en vätska som löser upp syre väl. På det här ögonblicket endast ett fåtal experiment med sådan teknik utfördes.

Vätskeandning innebär att lungorna fylls med vätska, mättad med löst syre, som tränger in i blodet. De mest lämpliga ämnena för detta ändamål anses vara perfluorkolföreningar som löser syre och koldioxid väl, har låg ytspänning, är mycket inerta och metaboliseras inte i kroppen.

Partiell vätskeventilation av lungorna är för närvarande under kliniska prövningar för olika andningsstörningar. Flera metoder för vätskeventilation av lungorna har utvecklats, inklusive ventilation med ångor och aerosoler av perfluorkolväten.

Full vätskeventilation av lungorna består i att lungorna fylls fullständigt med vätska. Experiment med fullständig vätskeventilation av lungorna utfördes på djur på 1970- och 1980-talen i USSR och USA. Till exempel 1975 vid Institute of Cardiovascular Surgery. A. N. Bakuleva, professor F. F. Beloyartsev, för första gången i landet, utförde arbete på långvarig extrapulmonell syresättning med användning av fluorocarbon oxygenatorer och på att ersätta det gasformiga mediet i lungorna med flytande perfluorocarbon. Dessa experiment har dock ännu inte lämnat detta stadium. Detta beror på det faktum att de studerade föreningarna som är lämpliga för vätskeventilation av lungorna har ett antal nackdelar som avsevärt begränsar deras tillämpbarhet. Framför allt hittades inga metoder som kunde tillämpas kontinuerligt.

Det antas att vätskeandning kan användas vid djuphavsdykning, rymdflyg, som ett av medlen i komplex terapi av vissa sjukdomar.

I Ryska federationen är Andrey Viktorovich Filippenko, en vetenskapsman, läkare, teknikutvecklare och uppfinnare av Liquid Breathing-apparaten, engagerad i experiment och utvecklingar inom området för vätskeandning. Forskarens utveckling är känd både i Ryssland och utomlands. Filippenko är en aktiv MD PhD-specialist inom vätskeandning, lungpatofysiologi, reparativ medicin, farmakologisk testning och utveckling av medicintekniska produkter. Producerade mer än 20 vetenskapliga och tekniska rapporter och publicerade ett 30-tal vetenskapliga artiklar på ryska och utländsk press. Han har talat vid ett flertal konferenser om vätskeandning och ubåtsräddning, bland annat i Ryssland, Tyskland, Belgien, Sverige, Storbritannien och Spanien. Han har upphovsrättscertifikat för metoden för ultraljudslokalisering av dekompressionsgasbubblor etc. 2014 undertecknade Andrey Viktorovich Filippenko ett avtal med Advanced Research Foundation, vilket arbete pågick till 2016.

"Forskare har syntetiserat ämnen som inte finns i naturen - perfluorkolväten, i vilka de intermolekylära krafterna är så små att de anses vara något mellanliggande mellan en vätska och en gas. De löser upp syre i sig själva 18-20 gånger mer än vatten", säger den. doktor i medicinska vetenskaper Evgeniy Mayevsky, professor, chef för laboratoriet för energi för biologiska system vid Institutet för teoretisk och experimentell biofysik vid den ryska vetenskapsakademin, en av skaparna av perftoran, det så kallade blåa blodet. Han har arbetat med medicinska tillämpningar av perfluorkolväten sedan 1979.

På partiellt tryck Endast 2,3 milliliter syre löses i en atmosfär i 100 milliliter vatten. Under samma förhållanden kan perfluorkolväten innehålla upp till 50 milliliter syre. Detta gör dem potentiellt andningsbara.

"Till exempel, när du dyker till ett djup var tionde meter ökar trycket med minst en atmosfär. Som ett resultat av detta, bröstkorg och lungorna kommer att krympa till en sådan grad att det blir omöjligt att andas i en gasformig miljö. Och om det finns en gasförande vätska i lungorna som är mycket tätare än luft och till och med vatten, då kommer de att kunna fungera. Syre kan lösas i perfluorkolväten utan inblandning av kväve, som finns rikligt i luften och vars upplösning i vävnader är en av de viktigaste orsakerna till tryckfallssjuka när man stiger upp från ett djup, fortsätter Maevsky.

Syre kommer in i blodet från vätskan som fyller lungorna. Det kan också lösa upp koldioxiden i blodet.

Principen för flytande andning är perfekt behärskad av fisk. Deras gälar passerar genom sig själva en kolossal volym vatten, tar bort det lösta syret och ger det till blodet. Människan har inga gälar, och allt gasutbyte sker genom lungorna, vars yta är cirka 45 gånger kroppens yta. För att driva luft genom dem andas vi in ​​och andas ut. Andningsmusklerna hjälper oss med detta. Eftersom perfluorkolväten är tätare än luft är det mycket problematiskt att andas på ytan med deras hjälp.

"Detta är vetenskapen och konsten att välja sådana perfluorkolväten för att underlätta arbetet för andningsmusklerna och förhindra skador på lungorna. Mycket beror på hur länge processen att andas vätska, på om det sker kraftfullt eller spontant", avslutar forskaren. .

Det finns dock inga grundläggande hinder för att en person andas vätska. Evgeny Mayevsky tror att ryska forskare kommer att ta med den demonstrerade tekniken till praktisk applikation under de närmaste åren.

Från återupplivning till räddning av ubåtsmän

Forskare började överväga perfluorkolväten som ett alternativ till andningsgasblandningar i mitten av förra seklet. 1962 publicerade den holländska forskaren Johannes Kylstra en artikel "Of mice as fish", som beskriver ett experiment med en gnagare placerad i en syresatt saltlösning vid ett tryck av 160 atmosfärer. Djuret förblev vid liv i 18 timmar. Sedan började Kilstra experimentera med perfluorkolväten, och redan 1966 på Cleveland Children's Hospital (USA) försökte fysiologen Leland C. Clark använda dem för att förbättra andningen hos nyfödda med cystisk fibros. Detta är en genetisk sjukdom där ett barn föds med underutvecklade lungor, hans alveoler kollapsar, vilket förhindrar andning. Sådana patienters lungor spolas med syresatt saltlösning. Clark bestämde sig för att det var bättre att göra det med en syreinnehållande vätska. Denna forskare gjorde sedan mycket för utvecklingen av vätskeandning.

I början av 1970-talet blev Sovjetunionen intresserad av att "andas" vätska, till stor del tack vare chefen för laboratoriet vid Leningrad Research Institute of Blood Transfusion, Zoya Alexandrovna Chaplygina. Detta institut blev en av ledarna i projektet för att skapa blodersättningar - syrebärare baserade på emulsioner av perfluorkolväten och lösningar av modifierat hemoglobin.

Felix Beloyartsev och Khalid Khapiy arbetade aktivt med användningen av dessa ämnen för att tvätta lungorna vid Institute of Cardiovascular Surgery.

"I våra experiment led smådjurens lungor något, men de överlevde alla", minns Evgeny Mayevsky.

Andningssystemet med hjälp av vätska utvecklades på ett slutet ämne vid instituten i Leningrad och Moskva, och sedan 2008 - vid Institutionen för aerohydrodynamik vid Samara State Aerospace University. De gjorde en kapsel av typen "Sjöjungfru" för att öva vätskeandning vid akut räddning av dykare från stora djup. Sedan 2015 har utvecklingen testats i Sevastopol på temat Terek, med stöd av FPI.

Arvet från kärnkraftsprojektet

Perfluorkolväten (perfluorkolväten) är organiska föreningar där alla väteatomer är ersatta av fluoratomer. Detta betonas av det latinska prefixet "per-", som betyder fullständighet, integritet. Dessa ämnen finns inte i naturen. De försöktes syntetiseras in sent XIXårhundradet, men lyckades verkligen först efter andra världskriget, då de behövdes för kärnkraftsindustrin. Deras produktion i Sovjetunionen grundades av akademikern Ivan Ludwigovich Knunyants, grundaren av laboratoriet för organofluorföreningar vid Institute of Economics of the Russian Academy of Sciences.

"Perfluorkolväten användes i tekniken för att erhålla anrikat uran. I Sovjetunionen var deras största utvecklare Statens institut tillämpad kemi i Leningrad. För närvarande produceras de i Kirovo-Chepetsk och Perm, säger Mayevsky.

Externt ser flytande perfluorkolväten ut som vatten, men är märkbart tätare. De reagerar inte med alkalier och syror, oxiderar inte och sönderdelas vid temperaturer över 600 grader. Faktum är att de anses kemiskt inerta föreningar. På grund av dessa egenskaper används perfluorkolmaterial inom återupplivning och regenerativ medicin.

"Det finns en sådan operation - bronkialsköljning, när en person under narkos tvättas med en lunga, och sedan en annan. I början av 80-talet, tillsammans med Volgograd-kirurgen A.P. Savin, kom vi till slutsatsen att denna procedur görs bäst med perfluorkol i form av en emulsion," - Evgeny Mayevsky ger ett exempel.

Dessa ämnen används aktivt inom oftalmologi, för att påskynda sårläkning, vid diagnos av sjukdomar, inklusive cancer. PÅ senaste åren metoden för NMR-diagnostik med perfluorkolväten utvecklas utomlands. I vårt land utförs dessa studier framgångsrikt av ett team av forskare från Moscow State University. M. V. Lomonosov under ledning av akademiker Alexei Khokhlov, INEOS, ITEB RAS och IEP (Serpukhov).

Det är omöjligt att inte nämna det faktum att dessa ämnen används för att tillverka oljor, smörjmedel för system som fungerar under förhållanden höga temperaturer inklusive jetmotorer.

Källor:

Ryska Foundation for Advanced Study har börjat testa flytande andningsteknik för dykare på hundar.

Vitaly Davydov, biträdande generaldirektör för fonden, talade om detta. Enligt honom pågår redan fullskaliga tester.

I ett av hans laboratorier pågår arbete med flytande andning. Medan experiment utförs på hundar. Hos oss sänktes en röd tax i en stor kolv med vatten, framsidan nedåt. Det verkar, varför håna djuret, nu kommer det att kvävas. Ett nej. Hon satt under vattnet i 15 minuter. Rekordet är 30 minuter. Otrolig. Det visar sig att hundens lungor var fyllda med en syresatt vätska, vilket gjorde det möjligt för henne att andas under vattnet. När de drog ut henne var hon lite slö - säger de på grund av hypotermi (och jag tror vem gillar att hålla sig under vatten i en burk inför alla), men efter några minuter blev hon helt sig själv. Snart kommer experiment att utföras på människor, - säger journalisten " rysk tidning" Igor Chernyak, som blev ögonvittne till ovanliga tester.

Allt detta liknade den fantastiska handlingen i den berömda filmen "The Abyss", där en person kunde gå ner till ett stort djup i en rymddräkt, vars hjälm var fylld med vätska. Ubåtsmannen andades med den. Nu är det inte längre fantasi.

Tekniken för flytande andning innebär att fylla lungorna med en speciell vätska mättad med syre, som tränger in i blodet. Advanced Research Foundation godkände genomförandet av ett unikt projekt, arbetet utförs av Forskningsinstitutet för arbetsmedicin. Det är planerat att skapa en speciell kostym som kommer att vara användbar inte bara för ubåtsfartyg, utan också för piloter och astronauter.

Som Vitaly Davydov berättade för en TASS-korrespondent, skapades en speciell kapsel för hundar, som var nedsänkt i en högtryckskammare. För tillfället kan hundar andas utan hälsokonsekvenser i mer än en halvtimme på upp till 500 meters djup. "Alla testhundar överlevde och mår bra efter långvarig vätskeandning", försäkrade den biträdande chefen för FPI.

Få människor vet att experiment på vätskeandning redan har utförts på människor i vårt land. Gav fantastiska resultat. Aquanauter andades vätska på ett djup av en halv kilometer eller mer. Det är bara folket om deras hjältar inte visste.

På 1980-talet utvecklades och började Sovjetunionen genomföra ett seriöst program för att rädda människor på djupet.

Särskilda räddningsubåtar designades och togs i drift. Möjligheterna för mänsklig anpassning till hundratals meters djup studerades. Dessutom skulle akvanauten befinna sig på ett sådant djup, inte i en tung dykdräkt, utan i en lätt isolerad våtdräkt med dykutrustning bakom ryggen, hans rörelser var inte begränsade av någonting.

Eftersom människokroppen nästan helt består av vatten, är det fruktansvärda trycket på djupet inte farligt för honom i sig. Kroppen bör helt enkelt förberedas för det genom att öka trycket i tryckkammaren till det önskade värdet. Huvudproblemet ligger någon annanstans. Hur andas man vid ett tryck på tiotals atmosfärer? Ren luft blir gift för kroppen. Det måste spädas ut i speciellt framställda gasblandningar, vanligtvis kväve-helium-syre.

Deras recept – proportionerna av olika gaser – är den största hemligheten i alla länder där liknande studier pågår. Men på mycket stora djup sparar inte heliumblandningar. Lungorna måste fyllas med vätska så att de inte spricker. Vad är en vätska som väl i lungorna inte leder till kvävning, utan överför syre genom alveolerna till kroppen - en hemlighet från hemligheter.

Det är därför som allt arbete med akvanauter i Sovjetunionen, och sedan i Ryssland, utfördes under rubriken "tophemligt".

Ändå finns det ganska tillförlitlig information om att det i slutet av 1980-talet fanns en djupvattenstation i Svarta havet, där testubåtar bodde och arbetade. De gick ut till havet, endast klädda i våtdräkter, med dykutrustning på ryggen, och arbetade på 300 till 500 meters djup. En speciell gasblandning matades in i deras lungor under tryck.

Det antogs att om ubåten var i nöd och sjönk till botten så skulle en räddningsubåt skickas till den. Aquanauter kommer att förberedas i förväg för arbete på lämpligt djup.

Det svåraste är att klara av att lungorna fylls med vätska och bara inte dö av rädsla.

Och när räddningsubåten närmar sig katastrofplatsen, kommer dykare i lätt utrustning att gå ut i havet, inspektera utryckningsbåten och hjälpa till att evakuera besättningen med hjälp av speciella djuphavsdänkar.

Det var inte möjligt att slutföra dessa arbeten på grund av Sovjetunionens kollaps. Men de som arbetade på djupet lyckades fortfarande tilldelas stjärnorna från Sovjetunionens hjältar.

Förmodligen fortsatte ännu mer intressanta studier i vår tid nära S:t Petersburg på grundval av ett av Naval Research Institutes.

Även där gjordes experiment på gasblandningar för djuphavsforskning. Men viktigast av allt, kanske för första gången i världen, lärde sig människor där att andas vätska.

I sin unika karaktär var dessa jobb mycket mer komplexa än att till exempel förbereda astronauter för flyg till månen. Testarna utsattes för enorma fysiska och psykiska påfrestningar.

Först anpassades kroppen av akvanauter i en lufttryckskammare till ett djup av flera hundra meter. Sedan flyttade de in i en kammare fylld med vätska, där de fortsatte att dyka till djup, säger de, nästan en kilometer.

Den svåraste delen, enligt dem som hade en chans att prata med akvanauter, var enligt dem att stå emot fyllningen av lungorna med vätska och helt enkelt inte dö av rädsla. Det här handlar inte om feghet. Rädsla för att kvävas är en naturlig reaktion från kroppen. Vad som helst kan hända. Spasmer i lungorna eller cerebrala kärl, till och med en hjärtattack.

När en person förstod att vätskan i lungorna inte ger döden, utan skänker liv på ett stort djup, uppstod helt speciella, verkligen fantastiska förnimmelser. Men bara de som har upplevt en sådan fördjupning vet om dem.

Tyvärr stoppades arbetet, häpnadsväckande till sin betydelse, av en elementär anledning - på grund av bristande ekonomi. Hjältar-akvanauter fick titeln Rysslands hjältar och gick i pension. Ubåtarnas namn är hemliga än i dag.

Även om de borde ha hedrats som de första astronauterna, eftersom de banade vägen till jordens djupa vattenrymd.

Nu har försök med vätskeandning återupptagits, de genomförs på hundar, främst taxar. De upplever också stress.

Men forskarna tycker synd om dem. Som regel, efter undervattensexperiment, tar de dem att bo i sina hem, där de matas med smaskiga, omgivna av tillgivenhet och omsorg.